Schonend und effektiv reinigen auf der Grenzfläche

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Durch die isostatischen Eigenschaften von Flüssigkeiten pflanzen sich diese Druckveränderungen auch bis in die letzten Winkel komplexer Innengeometrien fort. In Folge entsteht ein Medienfluss beziehungsweise -austausch in allen Bereichen des Bauteils. Die durch Unterdruck entstandenen Gasblasen wachsen und schrumpfen durch die Druckamplituden fortlaufend und sorgen dafür, dass Partikel und Verschmutzungen an schlecht zugängigen Stellen gelöst und abtransportiert werden. So können zum Beispiel Schläuche oder kapillare Bohrungen mit einem Innendurchmesser von 1 mm oder weniger auf eine Länge von 1000 mm und mehr ausgereinigt werden. Dasselbe Verfahren kann, in leicht abgewandelter Form, zudem für die Trocknung von Kapillarstrukturen zum Einsatz kommen.

Kavitationseffekt wie bei Ultraschallreinigung auf der gesamten Bauteiloberfläche

Bei den physikalischen Eigenschaften der zyklischen Nukleation handelt es sich grundsätzlich um dieselben wie bei Ultraschallprozessen. Der Kavitationseffekt ist zwar tendenziell schwächer, allerdings entfaltet sich dieser auch zwischen der Verunreinigung und dem Substrat – und das auf der gesamten Bauteiloberfläche, so auch im Innenraum von komplexen 3D-Strukturen, in den Ultraschall nur bedingt vordringen kann.

Voraussetzungen für die Effizienz des Verfahrens stellen unter anderem die Materialbeschaffenheit und -struktur sowie die Temperatur des Substrats in Relation zur Medientemperatur dar. Metalle sind durch ihre Oberflächenstruktur und Fähigkeit der Temperaturaufnahme uneingeschränkt verwendbar. Bei Isolatoren ist der Einsatz der zyklischen Nukleation von den Eigenschaften abhängig. Gut geeignet sind hier beispielsweise kohlenstoffhaltige Kunststoffe.

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Die Wirkweise des CNP ist in mehreren nationalen und internationalen Patenten beziehungsweise Patentanmeldungen beschrieben. Im Wesentlichen wurde es bisher für Aufgaben der Feinstreinigung in Bezug auf höchste partikuläre oder filmische Verunreinigungen eingesetzt. Das Fähigkeitsspektrum geht jedoch deutlich darüber hinaus.

In zahlreichen Praxisbeispielen aus der Halbleiter-, der optischen Industrie und Medizintechnik hat die zyklische Nukleation ihre Eignung bereits bewiesen. In vielen Spektren der Feinstreinigung lassen sich hiermit im Vergleich beziehungsweise in Ergänzung zu den klassischen Methoden verbesserte Reinigungsergebnisse erzielen. Die Umsetzung in anderen Bereichen, auch in der allgemeinen Industrie, ermöglicht zum Teil deutliche Effizienzsteigerungen oder auch die Reduzierung von Prozesszeiten. So kommt dieses Verfahren etwa bei der Innenreinigung von CO₂-Kapseln zum Einsatz. Bedingt durch die Geometrie dieser Teile – einseitige Öffnung mit einem Durchlass < 4 mm –, die als Schüttware in Drahtgitterkörben gereinigt werden, ist eine effektive Innen- und Außenreinigung nur mit langen Ultraschall-Prozesszeiten und einer kontinuierlichen Drehbewegung möglich. Zudem sind die Anlagensysteme in Bezug auf die Standzeit der Bäder, bedingt durch die starke Medienverschleppung in den Kapseln, beschränkt. Mittels CNP ist eine kontinuierliche Innen- und Außenreinigung ohne Ultraschall gewährleistet, bei deutlich verkürzten Behandlungszeiten. Durch die CNP-Trocknung bei der Zwischen- und der Endtrocknung können zudem die Nebenzeiten minimiert und die Medienverschleppung reduziert werden.

Erweiterte Reinigungsmöglichkeiten durch zyklische Nukleation

Insgesamt zeigt sich, dass die zyklische Nukleation, als bisher wenig bekannte Variante, bei stärkeren Verschmutzungen ergänzend zu oder gleichzeitig mit den anderen waschmechanischen Verfahren die Reinigungsleistung deutlich verbessern kann, gerade in den schwer erreichbaren Partien. Dadurch ist CNP auf dem besten Weg, für jene Aufgaben einen prozesssicheren Ansatz anzubieten, die bisher mittels der wasserbasierten Reinigungstechnik nicht und auch teilweise mit lösemittelbasierter Technik nur schwer zu erreichen waren. CNP ist auch in jenen Industriebereichen wie Automobil wirksam, die sich normalen partikulären und filmischen Anforderungen zu stellen haben.

So können kapillare Bedingungen auch bei dicht gepackter Ware oder Schüttgut bestehen und stellen somit bei bisherigen Verfahren eine Herausforderung für die Reinigungs-, Spül- und Trocknungsprozesse dar. Doch mittels CNP lassen sich beispielsweise feine Bohrungen in der Kraftstoffeinspritztechnik oder verdeckte sowie komplexe Innengeometrien in Kühlelementen auf ein höheres Reinheitsniveau bringen. Letztendlich erfordert jede Aufgabenstellung die Durchführung realitätsnaher Versuche zur Überprüfung. Diese finden im Technikum der LPW Reinigungssysteme GmbH in Riederich regelmäßig statt.

* Gerhard Koblenzer ist geschäftsführender Gesellschafter der LPW Reinigungssysteme GmbH in 72585 Riederich

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